西电汤子瀛《计算机操作系统》答案解析

"西电汤子赢教材的答案（超全版），涵盖了计算机操作系统的基本概念、设计目标、OS的作用、多道批处理系统的发展动力、脱机I/O与联机I/O的区别、分时系统的发展背景、实时任务的分类以及实时系统的类型，还包括多道程序设计需要解决的问题以及单道与多道批处理系统的比较。" 计算机操作系统是计算机系统的核心组成部分，其设计主要目标包括方便性、有效性、可扩充性和开放性。方便性是指操作系统应该易于用户使用，提供友好的人机交互界面；有效性是指操作系统应高效管理资源，提高计算机的运行效率；可扩充性意味着操作系统能够适应硬件和软件技术的发展；开放性则是指操作系统应允许用户开发和添加新的应用程序，支持各种标准和接口。 OS的作用体现在三个方面：首先，作为用户与计算机硬件之间的接口，使得用户无需直接操作硬件，可以通过操作系统提供的命令或图形用户界面进行操作；其次，OS管理并控制计算机系统的所有资源，如处理器、内存、外设等，确保资源的合理分配和使用；最后，OS通过提供虚拟化技术，扩展了计算机的功能，使得单一的硬件系统可以执行多个任务。 多道批处理系统的发展主要是由于提高计算机资源利用率和系统吞吐量的需求。通过引入多道程序设计，多个作业可以在内存中同时存在，使得CPU可以交替执行不同的作业，减少了CPU的空闲时间。脱机I/O和联机I/O是早期解决I/O设备速度瓶颈的方法，脱机I/O通过预处理数据到磁带，减少了CPU等待I/O的时间，而联机I/O则在主机控制下直接进行输入输出。 分时系统的发展源于用户对于交互性、资源共享和便捷上机的需求。在这种系统中，多个用户可以同时通过终端与主机交互，共享主机资源，提供了更高效的人机交互体验。 实时任务可以分为周期性和非周期性，以及硬实时任务和软实时任务。前者按照执行频率分类，后者根据任务对截止时间的严格程度区分。实时系统主要分为实时控制系统和实时信息处理系统，分别对应于实时控制和实时数据处理的应用场景。 实现多道程序设计需要解决处理机管理、内存管理、I/O设备管理、文件管理和作业管理等多个问题。单道批处理系统虽然提高了资源利用率，但仍有局限，因为它只允许一个作业在内存中运行，而多道批处理系统通过引入调度机制，实现了多个作业并发执行，更充分地利用了系统资源，提升了系统效率。